小紀汗煤礦11215工作面礦壓規(guī)律研究

吳創(chuàng)

摘? 要：為了克服大采高工作面壓力顯現(xiàn)明顯、冒頂及壓架事故發(fā)生等問題，文章以小紀汗煤礦11215大采高工作面為工程背景，對11215大采高工作面的基本情況和礦壓規(guī)律進行了詳細的分析研究，總結(jié)了11215大采高工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，為后續(xù)工作面及類似地質(zhì)條件礦井的開采提供了一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：小紀汗煤礦;大采高;礦壓規(guī)律

中圖分類號：TD32 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）22-0064-02

Abstract： In order to overcome the problems of obvious pressure appearance， roof fall and pressure frame accident in large mining height working face， this paper takes 11215 large mining height working face in Xiaojihan coal mine as the engineering background. In this paper， the basic situation and mine pressure law of 11215 large mining height face are analyzed and studied in detail， and the mine pressure law of 11215 large mining height face is summarized， which provides a certain reference significance for the mining of follow-up working face and similar geological conditions.

Keywords： Xiaojihan coal mine; large mining height; mine pressure law

引言

隨著我國煤層開采范圍不斷擴大，煤層地質(zhì)條件日趨復(fù)雜，松軟破碎圍巖及堅硬頂板情況已出現(xiàn)在多個礦區(qū)的工作面，對于此類型的大采高工作面，在大采高條件下的頂板巖層控制及支架選型計算穩(wěn)定性控制方面還略顯不足，冒頂及壓架事故時有發(fā)生。因此，繼續(xù)深入研究大采高工作面的礦壓顯現(xiàn)規(guī)律具有重要的理論及實際意義[1-4]。

本次研究以小紀汗煤礦11215大采高工作面為工程背景，對11215大采高工作面三邊固支，一邊簡支的前段和兩邊簡支，兩邊固支的后段回采期間，超前支承壓力分布規(guī)律、工作面來壓強度、來壓步距、液壓支架工作阻力的分析研究，總結(jié)分析11215大采高工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，為后續(xù)工作面及類似地質(zhì)條件礦井的開采提供參考依據(jù)。

1 礦井情況

小紀汗煤礦位于榆林城北西方向直距約20km處，11215工作面煤層傾角1～3°，平均傾角2°，煤層厚度3.64～6.02m，平均煤厚4.56m。11215工作面位于2#煤層11采區(qū)，工作面東部為11213工作面采空區(qū)，西部為未開采的11217工作面。11215工作面沿煤層傾向布置，走向長度4888m，傾斜長度280m，開采面積585600m2，工作面采用前段采全高綜采走向長壁采煤法。

液壓支架選用鄭煤生產(chǎn)的2×7500kN的掩護式液壓支架164臺。其中，端頭支架3臺，端尾支架4臺，排頭支架、排尾支架各1臺，機頭、機尾過渡支架各2臺。

2 礦壓觀測方案

2.1 工作面礦壓監(jiān)測站布置

采用綜采液壓支架支護質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，通過液壓支架監(jiān)測分站對支架左右兩個立柱的工作載荷進行實時監(jiān)測。每各5架安裝一臺監(jiān)控儀，分上、中、下三部分，共安裝30臺監(jiān)測儀。

2.2 工作面礦壓觀測周期

此次主要對11215工作面在進入11213采空區(qū)前后的支架礦壓特征進行分析，即對比分析前段采動和后段采動下支架的礦壓顯現(xiàn)情況。由于11215工作面于2016年3月20日左右進入11213工作面采空區(qū)，所以前段采動選取2016年1月1日至2月5日期間的實測數(shù)據(jù)，分析前段采動下的支架來壓特征，期間工作面推進358m，平均推進速度9.7m/d。后段采動選取2016年6月13日至7月2日期間的數(shù)據(jù)，分析后段采動下的支架來壓特征，期間工作面推進247.6m，平均推進速度12.35m/d。

2.3 支架來壓特征值

此次主要針對各測力支架的工作阻力為分析對象，礦壓特征值主要包括平均周期來壓步距、最大周期來壓步距、平均工作阻力、支架來壓判據(jù)、支架最大工作阻力、平均動載系數(shù)、最大動載系數(shù)以及安全閥（連續(xù)）開啟次數(shù)等。

3 礦壓數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

通過支架壓力傳感器分別記錄前、后兩段回采時支架工作阻力及來壓情況原始數(shù)據(jù)，以95#支架為例見圖1。

如圖1所示，按照同樣的方法分別收集選取的30個支架壓力傳感器原始數(shù)據(jù)，在匯總原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，再按照上部、中部、下部分別統(tǒng)計30個支架在前、后兩個不同階段的數(shù)據(jù)，通過分析后，可將數(shù)據(jù)匯總得到表1。

4 結(jié)論

通過上述分析可知前段采動時，11215工作面前段采動平均來壓步距15.8m，最大來壓步距為58.3m，工作面中部來壓步距大于兩邊。整個工作面支架工作阻力平均為30.1MPa，最大工作阻力為50MPa，來壓判據(jù)平均為34.9MPa，各自差值不大，在110#支架附近為峰值區(qū)域。工作面平均動載系數(shù)為1.296，最大動載系數(shù)為1.757，工作面中下部來壓強度較大且強度相當(dāng)，中部來壓強烈。安全閥開啟主要集中在工作面中部，上部5#～25#支架及下部130#～159#支架的安全閥基本從沒開啟過。在11215前段采動過程中可看出工作面上下兩端受到煤柱的支撐作用較為明顯，在頂板管理中可充分利用煤柱的支撐作用。

后段采動時，11215工作面在后段采動過程中整個工作面平均來壓步距為12m，最大來壓步距為38.54m，工作面整體來壓步距較為均勻一致，但工作面上下兩端受煤柱支撐，來壓步距稍大于其他部分。整個工作面支架工作阻力平均為29.01MPa，最大為50MPa，來壓判據(jù)平均為34.49MPa，受11213工作面開采影響，工作面上部分布上相對平穩(wěn)，中下部有較大變化，壓力水平較高。整個工作面平均動載系數(shù)為1.36，最大動載系數(shù)為1.863，工作面中部來壓較為強烈，受采空區(qū)影響，下部來壓明顯大于上部。安全閥開啟主要集中在工作面中部，而上部5#～45#支架及下部135#～159#支架安全閥基本未開啟過，說明工作面中部支架的壓力水平明顯高于兩側(cè)，且下部大于上部。

前段采動時工作面整體來壓步距較為均勻一致，但工作面上下兩端受煤柱支撐，來壓步距稍大于其他部分;后段采動時受11213采空區(qū)的影響，11215工作面中下部來壓強度、壓力水平均大于前段采動，來壓也較為明顯，其中中部液壓支架安全閥開啟頻繁。因此在加強采動過程中11215工作面中下部頂板管理時，建議考慮提高該區(qū)域液壓支架的支撐強度，同時建議進一步研究能否通過改變區(qū)段煤柱參數(shù)，來減小工作面來壓強度。

參考文獻：

[1]Pingping Wu， Yuanbo Zhou， Jun Han， et al. Numerical simulation of surrounding rock activity and mining pressure regularity in Haoda mine fully mechanized working face[P]. Mechanic Automation and Control Engineering （MACE）， 2011 Second International Conference on，2011.

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